Estudio numérico de un intercambiador de calor helicoidal para el enfriamiento del mosto en el proceso de elaboración de cerveza artesanal

Resumen

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el comportamiento de un intercambiador de calor de tubo helicoidal y coraza, para el enfriamiento del mosto en el proceso de elaboración de cerveza artesanal con agua fría, mediante la metodología de dinámica de fluidos computacional (CFD) por volúmenes finitos para el modelado del intercambiador de calor. Esto utilizando el software Fluent de ANSYS, mismo que nos permite comprender el fluido a través de ecuaciones que describen su movimiento y su comportamiento, mediante métodos numéricos y técnicas computacionales. En la convergencia de malla se manejaron dos métodos, ortogonalidad y oblicuidad, en los que se corroboró que el mallado es ideal en las simulaciones que se realizaron. Para la simulación se empleó el modelo de turbulencia k-épsilon y el modelo de energía. Por medio de varias simulaciones se obtuvo que, mediante la variación del flujo másico del mosto, se obtienen mejores resultados en la reducción de temperatura de salida, donde existe una variación de 15.16 °C. Por otro lado, variando la temperatura de entrada del agua, existe apenas una variación de 2.71 °C a 0.01 °C. Por lo tanto, se encontró una mejora significativa en el funcionamiento del intercambiador de calor. De la misma forma, se confirmó que el número de espigas en el intercambiador de calor es el adecuado, ya que con menos no se alcanzaría la temperatura de salida.

Palabras clave

CFD, intercambiador de calor, mosto, tubo helicoidal

Biografía del autor/a

Fernando Toapanta-Ramos, M.Sc.

Roles: Conceptualización, Metodología, Investigación, Análisis formal, Software, Validación, Escritura – revisión y edición.

Luis González-Rojas

Roles: Metodología, Investigación, Software.

Elmo Calero

Roles: Metodología, Investigación, Software.

Bryan Calderón

Roles: Metodología, Investigación, Software.

William Quitiaquez, M.Sc.

Roles: Metodología, Análisis formal, Software, Validación.

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